Question

16．黄钠铁矾[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点．某研究小组先将某废水中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黄钠铁矾而除去铁．为测定黄钠铁矾的组成，该小组进行了如下实验：
①称取12.125g样品，加盐酸完全溶解后，配成250.00mL溶液A．
②量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，再用0.2500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液滴定生成的I₂（反应原理为I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆），消耗30.00mL Na₂S₂O₃溶液至终点．
③另取50.00mL溶液A，加入足量BaCl₂溶液充分反应后，过滤，将所得沉淀洗涤、干燥后，称得其质量为2.330g．
（1）Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d中a、b、c、d之间的代数关系式为a+3b=2c+d．
（2）通过计算确定黄钠铁矾的化学式（写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）由题给信息，黄钠铁矾[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]元素化合价代数和为0来分析；
（2）测定黄钠铁矾的原理是，加入碘化钾和黄钠铁矾中铁离子反应生成单质碘，碘和硫代硫酸钠反应，通过消耗硫代硫酸钠的量来计算铁的量，加入足量氯化钡和硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，通过硫酸钡沉淀来计算硫酸根离子的量，根据质量守恒和电荷守恒计算钠离子和氢氧根离子的量，根据各微量物质的量之比写出黄钠铁矾的化学式．

解答 解：（1）由题给信息，将某废水中Fe²⁺氧化为Fe³⁺，再加入Na₂SO₄使其生成黄钠铁矾而除去，黄钠铁矾[Na_aFe_b（SO₄）_c（OH）_d]中铁元素化合价为+3价，元素化合价代数和为0，a+3b-2c-d=0，得到a+3b=2c+d；
故答案为：a+3b=2c+d；
（2）由相关反应知：n（Fe³⁺）=2n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）
250 mL溶液A中：
n（Fe³⁺）=n（Na₂S₂O₃）=0.2500 mol•L^-1×30.00 mL×10^-3L•mL^-1×10=7.50×10^-2 mol         
n（SO₄^2-）=$\frac{2.33g}{233g/mol}$×5=5.00×10^-2mol                           
根据质量守恒有：
n（Na⁺）×23 g•mol^-1+n（OH^-）×17 g•mol^-1
=12.125 g-7.50×10^-2 mol×56 g•mol^-1-5.00×10^-2 mol×96 g•mol^-1
根据电荷守恒有：
n（Na⁺）+7.50×10^-2 mol×3=5.00×10^-2 mol×2+n（OH^-）
解得：
n（Na⁺）=0.025 mol                                                      
n（OH^-）=0.150 mol                                                     
a：b：c：d=n（Na⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO2-4）：n（OH^-）=1：3：2：6
黄钠铁矾的化学式为NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆．
答：黄钠铁矾的化学式为NaFe₃（SO₄）₂（OH）₆．

点评 本题考查黄钠铁矾组成的测定，中等难度，计算时要搞清反应原理，充分利用质量守恒和电荷守恒计算出钠离子和氢氧根离子的物质的量是解题的关键．要细心计算，注意从250mL中取出25mL进行滴定和形成沉淀，容易出错．